(57)【要約】【課題】  記録媒体の記録密度を大幅に増大させること。【解決手段】  記録媒体に記録されたマーク３を読み取る光ディスクシステムのマーク読み取り方法であって、記録媒体上に記録されるマーク３はマーク部と非マーク部との間で反射光に位相差を発生させるようなマークであると共に、マーク３は読み取りスポットＳＰのサイズよりも小さく、かつマーク位置がスポット中心からずれるような記録マークとし、このマーク２に対物レンズ２を介して読み取りスポットＳＰを照射し、その反射光が対物レンズ２を再び通った後のビームの光路中に受光素子１０を配して、ビームの強度中心のビーム光軸に対する方位を読み取り、この方位角から記録されたデータを読み取るようにした。【選択図】      図３
2006344337.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体へマークを記録する光ディスクシステムのマーク記録方法であって、記録媒体上に記録されるマークはマーク部と非マーク部との間で反射光に位相差を発生させるようなマークであると共に、マークは読み取りスポットサイズよりも小さく、かつマーク位置がスポット中心からずれるように記録することを特徴とする光ディスクシステムのマーク記録方法。
【請求項２】
記録媒体へマークを記録する光ディスクシステムのマーク記録方法であって、記録媒体上に記録されるマークはマーク部と非マーク部との間で反射光に多段階の位相差を発生させるようなマークであると共に、マークは読み取りスポットサイズよりも小さく、かつマーク位置がスポット中心からずれるように記録することを特徴とする光ディスクシステムのマーク記録方法。
【請求項３】
記録媒体へマークを記録する光ディスクシステムのマーク記録方法であって、記録媒体上に記録されるマークはマーク部と非マーク部との間で反射光に位相差を発生させるようなマークであると共に、マークは読み取りスポットサイズよりも小さく、かつ多段階のサイズを持ち、マーク位置がスポット中心からずれるように記録することを特徴とする光ディスクシステムのマーク記録方法。
【請求項４】
記録媒体へマークを記録する光ディスクシステムのマーク記録方法であって、記録媒体上に記録されるマークはマーク部と非マーク部との間で反射光に位相差を発生させるようなマークであると共に、マークは読み取りスポットサイズよりも小さく、かつマーク位置がスポット中心から多段階にずれるように記録することを特徴とする光ディスクシステムのマーク記録方法。
【請求項５】
記録媒体へマークを記録する光ディスクシステムのマーク記録方法であって、記録媒体上に記録されるマークはマーク部と非マーク部との間で反射率に差異のあるようなマークであると共に、マークは読み取りスポットサイズよりも小さく、かつマーク位置がスポット中心からずれるように記録することを特徴とする光ディスクシステムのマーク記録方法。
【請求項６】
記録媒体へマークを記録する光ディスクシステムのマーク記録方法であって、記録媒体上に記録されるマークはマーク部と非マーク部との間で多段階に反射率に差異のあるようなマークであると共に、マークは読み取りスポットサイズよりも小さく、かつマーク位置がスポット中心からずれるように記録することを特徴とする光ディスクシステムのマーク記録方法。
【請求項７】
記録媒体へマークを記録する光ディスクシステムのマーク記録方法であって、記録媒体上に記録されるマークはマーク部と非マーク部との間で反射率に差異のあるようなマークであると共に、マークは読み取りスポットサイズよりも小さく、かつ多段階のサイズを持ち、マーク位置がスポット中心からずれるように記録することを特徴とする光ディスクシステムのマーク記録方法。
【請求項８】
記録媒体へマークを記録する光ディスクシステムのマーク記録方法であって、記録媒体上に記録されるマークはマーク部と非マーク部との間で反射率に差異のあるようなマークであると共に、マークは読み取りスポットサイズよりも小さく、かつマーク位置がスポット中心から多段階にずれるように記録することを特徴とする光ディスクシステムのマーク記録方法。
【請求項９】
記録媒体に記録されたマークを読み取る光ディスクシステムのマーク読み取り方法であって、記録媒体上に記録されるマークはマーク部と非マーク部との間で反射光に位相差を発生させるようなマークであると共に、マークは読み取りスポットサイズよりも小さく、かつマーク位置がスポット中心からずれるような記録マークとし、このマークに対物レンズを介して読み取りスポットを照射し、その反射光が対物レンズを再び通った後のビームの光路中に受光素子を配して、該ビームの強度中心のビーム光軸に対する方位を読み取り、この方位角から記録されたデータを読み取るようにしたことを特徴とする光ディスクシステムのマーク読み取り方法。
【請求項１０】
記録媒体に記録されたマークを読み取る光ディスクシステムのマーク読み取り方法であって、記録媒体上に記録されるマークはマーク部と非マーク部との間で反射光に多段階の位相差を発生させるようなマークであると共に、マークは読み取りスポットサイズよりも小さく、かつマーク位置がスポット中心からずれるような記録マークとし、このマークに対物レンズを介して読み取りスポットを照射し、その反射光が対物レンズを再び通った後のビームの光路中に受光素子を配して、該ビームの強度中心のビーム光軸に対する方位を読み取るとともにビーム強度を読み取り、この強度と方位角の組み合わせから記録されたデータを読み取るようにしたことを特徴とする光ディスクシステムのマーク読み取り方法。
【請求項１１】
記録媒体に記録されたマークを読み取る光ディスクシステムのマーク読み取り方法であって、記録媒体上に記録されるマークはマーク部と非マーク部との間で反射光に位相差を発生させるようなマークであると共に、マークは読み取りスポットサイズよりも小さく、かつ多段階のサイズを持ち、マーク位置がスポット中心からずれるような記録マークとし、このマークに対物レンズを介して読み取りスポットを照射し、その反射光が対物レンズを再び通った後のビームの光路中に受光素子を配して、該ビームの強度中心のビーム光軸に対する方位を読み取るとともにビーム強度を読み取り、この強度と方位角の組み合わせから記録されたデータを読み取るようにしたことを特徴とする光ディスクシステムのマーク読み取り方法。
【請求項１２】
記録媒体に記録されたマークを読み取る光ディスクシステムのマーク読み取り方法であって、記録媒体上に記録されるマークはマーク部と非マーク部との間で反射光に位相差を発生させるようなマークであると共に、マークは読み取りスポットサイズよりも小さく、かつマーク位置がスポット中心から多段階にずれるような記録マークとし、このマークに対物レンズを介して読み取りスポットを照射し、その反射光が対物レンズを再び通った後のビームの光路中に受光素子を配して、該ビームの強度中心のビーム光軸に対する方位を読み取るとともにビーム強度を読み取り、この強度と方位角の組み合わせから記録されたデータを読み取るようにしたことを特徴とする光ディスクシステムのマーク読み取り方法。
【請求項１３】
記録媒体に記録されたマークを読み取る光ディスクシステムのマーク読み取り方法であって、記録媒体上に記録されるマークはマーク部と非マーク部との間で反射率に差異のあるようなマークであると共に、マークは読み取りスポットサイズよりも小さく、かつマーク位置がスポット中心からずれるような記録マークとし、このマークに対物レンズを介して読み取りスポットを照射し、その反射光が対物レンズを再び通った後のビームの光路中に集光レンズを配すると共に、対物レンズと集光レンズによって決まる記録面上スポットの共役点に受光素子を配して、共役点スポットの強度中心のビーム光軸に対する方位を読み取り、この方位角から記録されたデータを読み取るようにしたことを特徴とする光ディスクシステムのマーク読み取り方法。
【請求項１４】
記録媒体に記録されたマークを読み取る光ディスクシステムのマーク読み取り方法であって、記録媒体上に記録されるマークはマーク部と非マーク部との間で多段階に反射率に差異のあるようなマークであると共に、マークは読み取りスポットサイズよりも小さく、かつマーク位置がスポット中心からずれるような記録マークとし、このマークに対物レンズを介して読み取りスポットを照射し、その反射光が対物レンズを再び通った後のビームの光路中に集光レンズを配すると共に、対物レンズと集光レンズによって決まる記録面上スポットの共役点に受光素子を配して、共役点スポットの強度中心のビーム光軸に対する方位及びビーム強度を読み取り、この強度と方位角の組み合わせから記録されたデータを読み取るようにしたことを特徴とする光ディスクシステムのマーク読み取り方法。
【請求項１５】
記録媒体に記録されたマークを読み取る光ディスクシステムのマーク読み取り方法であって、記録媒体上に記録されるマークはマーク部と非マーク部との間で反射率に差異のあるようなマークであると共に、マークは読み取りスポットサイズよりも小さく、かつ多段階のサイズを持ち、マーク位置がスポット中心からずれるような記録マークとし、このマークに対物レンズを介して読み取りスポットを照射し、その反射光が対物レンズを再び通った後のビームの光路中に集光レンズを配すると共に、対物レンズと集光レンズによって決まる記録面上スポットの共役点に受光素子を配して、共役点スポットの強度中心のビーム光軸に対する方位を読み取ると共にビーム強度を読み取り、この強度と方位角の組み合わせから記録されたデータを読み取るようにしたことを特徴とする光ディスクシステムのマーク読み取り方法。
【請求項１６】
記録媒体に記録されたマークを読み取る光ディスクシステムのマーク読み取り方法であって、記録媒体上に記録されるマークはマーク部と非マーク部との間で反射率に差異のあるようなマークであると共に、マークは読み取りスポットサイズよりも小さく、かつマーク位置がスポット中心から多段階にずれるような記録マークとし、このマークに対物レンズを介して読み取りスポットを照射し、その反射光が対物レンズを再び通った後のビームの光路中に集光レンズを配すると共に、対物レンズと集光レンズによって決まる記録面上スポットの共役点に受光素子を配して、共役点スポットの強度中心のビーム光軸に対する方位読み取ると共にビーム強度を読み取り、この強度と方位角の組み合わせから記録されたデータを読み取るようにしたことを特徴とする光ディスクシステムのマーク読み取り方法。
【請求項１７】
請求項９乃至請求項１６のいずれか１項に記載の光ディスクシステムのマーク読み取り方法において、前記受光素子をマークの方位に対応した分割素子としたことを特徴とする光ディスクシステムのマーク読み取り方法。
【請求項１８】
請求項９乃至請求項１６のいずれか１項に記載の光ディスクシステムのマーク読み取り方法において、前記受光素子を４分割受光素子とし、その上下差と左右差から強度中心の方位を求めるようにしたことを特徴とする光ディスクシステムのマーク読み取り方法。
【請求項１９】
請求項９乃至請求項１６のいずれか１項に記載の光ディスクシステムのマーク読み取り方法において、前記受光素子を２次元位置検出素子とし、その上下方向位置信号と左右方向位置信号から強度中心の方位を求めるようにしたことを特徴とする光ディスクシステムのマーク読み取り方法。
【請求項２０】
請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の光ディスクシステムのマーク記録方法により記録されたマークを有することを特徴とする記録媒体。
【請求項２１】
請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の光ディスクシステムのマーク記録方法、あるいは請求項９乃至請求項１９のいずれか１項に記載の光ディスクシステムのマーク読み取り方法を実行することを特徴とする光ディスクシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光ディスクシステムのマーク記録方法、光ディスクシステムのマーク読み取り方法に係わり、より詳細にはディスク上の集光スポットよりも小さなデータマークの記録方法あるいは読み取り方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に光ピックアップ装置は、ターンテーブルに載せられて回転するディスクなどの記録媒体に対物レンズによって微小スポットを照射し、その照射光量をコントロールすることにより記録媒体の組成を変化させ、これによって記録媒体の状態を部分的に変化させることをもって記録とし、記録媒体の組成を変化させないような弱いスポットを照射して、記録によってなされた状態の変化をその反射光量から検知することをもって再生（読み取り）とするものである。従って、記録及び再生においてディスクに照射されるスポットの径がディスクの記録密度を決定する大きな要因になっている。
従って、ディスクの記録密度を高めるためにはスポットの小径化が必要であり、現状の光ピックアップにおいては、対物レンズの開口数（ＮＡ）を高め、波長を短波長化することによって対応している。
さらに記録密度を高めようとするには大きくは３つの方向があり、一つはさらにスポットを小径化して面内密度を高める方向であり、もう一つは面を重ねて多層化する方向であり、もう一つはスポット内のマークの大きさを変えて、多値化することである。
第一のスポットを小径化して面内密度を高める方向は、通常の手段では既に限界に近いところまで来ている。これをさらに進める手段として、超解像、近接場等が考えられている。
超解像はビーム中央部を遮光し、周辺光だけを対物レンズにいれて、実効的にＮＡを高めるものであるが、記録時の光利用効率の問題や再生時のサイドローブによる誤差の問題等があって、実用化はかなり困難であると考えられる。
近接場はこれも色々な試みが行なわれているようであるが、近接場という言葉が示すとおり、微小スポットを作るヘッド（近接場プローブ、イマ−ジョンレンズ等）を記録層に密着あるいは微小間隙で浮上させるものである。微小スポットを作るということに関してはそれなりの成果が上がっているようであるが、ディスクの偏心にヘッドをどう追従させるか、そのとき光をどう通すか、検出系の構成はどうするか、経時変化や温度特性の変化にどう対応するか記録再生の高速化にどう対応するか等々、実際に（実用に供する）光ピックアップを構成する上での問題を数多く抱えている。第二の多層化は様々な試みがなされているようであるが、層間干渉や深層部の光量の問題、さらには多層間の結像特性の問題等が絡んで、重ねられる層数にはおのずと限界がある。
第三の多値化はマークの大きさで反射率を変えるものであるが、４値ないし８値程度が分解の限界と思われる。
【０００３】
従来の光ピックアップに立ちかえって問題を見なおすと、特に問題なのは再生時であるといえる。記録時は、いわゆる筆先記録といわれるもので、光量をコントロールすることによりスポット中心の強度の強いところだけを利用して記録を行なうことで実際のスポット径よりも数段小さなマークを形成することは可能である。一方再生時はスポットにかかるマークの反射率を忠実に拾ってしまうため、一つのスポット内に複数のマークが入り込むことは避けなければならず、これがマークの大きさ（あるいは間隔）を規制し、記録密度が上げられない要因となっている。
また記録を伴わない再生専用記録媒体（いわゆるＲＯＭ）では記録マークはかなり自由に作れ、スポット径よりも微小なマークを記録媒体上に作ることも容易であり、読み取り手段さえあればさらなる高密度化が進められる。
この点に注目し１スポット内に複数のピットを入れても読めるようにしたものに特許文献１等がある。また記録マークの幅とシフト量を組み合せたものとして特許文献２等がある。
特許文献１には、ディスク上のスポット内に複数の位相差を発生させるピットを入れたときのピットパターンによってディスクからの反射ビームの強度分布状態が変わることを利用して、このビームの光量分布を４分割素子で受光してその強度分布パターンをあらかじめ記憶されたパターンと比較してもとのピットパターンを選択することが開示されている。
また、特許文献２には、ピット（マーク）のトラック方向における幅とトラック方向のシフト量の組み合わせで情報を記録し、この記録ピットに読み取りビームを照射したときの受光面における光量分布パターンから記録情報を読み取ることが開示されている。
【特許文献１】特開平５−２４２４８６号公報
【特許文献２】特許第３０３３８６４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記特許文献１はディスク上のスポット内に複数のピットを入れたときのピットパターンによってディスクからの反射ビームの強度分布状態が変わることを利用して、このビームの光量分布を４分割素子で受光し、その強度分布パターンを予め記憶されているパターンと比較して、元のピットパターンを判定し、それに対応する論理値を出力するものである。ピットよるビームパターンの変化は、ちょうどトラック誤差検出におけるプッシュプルパターンと同様で、ピット深さに起因する位相差によって引き起こされる。
しかしながら、スポット内に入れられるマークの数には限界がり、実施例においても４つのマークにしか言及していない。それらの組み合わせで得られるパターンは１０通りである。これは通常のマーク（１，０の２通り）に対し５倍であるがそれ以上は期待できない。
また特許文献２はピット（マーク）のトラック方向における幅とトラック方向のシフト量の組み合わせで情報を記録し、この記録ピットに読み取りビームを照射したときの受光面における光量分布パターンから記録情報を読み取るようにしたものである。
このような特許文献２は、幅（検出としては光量）とシフト量（検出としては光量分布パターン）を組み合せたところに特徴があるが、幅もシフトもトラック方向であり、光量を含めた光量分布パターンは極めて類似性の高いパターンを検出する必要があり、そのため実際の検出は多分割受光素子及び情報認識回路を用いて学習させることにより行なっている。即ち検出が非常に難しく、また検出できるパターンも実施例中に述べられた１６通りが限界と思われる。
そこで、本発明は上記したような点を鑑みてなされたものであり、記録媒体の記録密度を大幅に増大させることができる光ディスクシステムのマーク記録方法、光ディスクシステムのマーク読み取り方法、記録媒体、および光ディスクシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、記録媒体へマークを記録する光ディスクシステムのマーク記録方法であって、記録媒体上に記録されるマークはマーク部と非マーク部との間で反射光に位相差を発生させるようなマークであると共に、マークは読み取りスポットサイズよりも小さく、かつマーク位置がスポット中心からずれるように記録することを特徴とする。
また請求項２に記載の発明は、記録媒体へマークを記録する光ディスクシステムのマーク記録方法であって、記録媒体上に記録されるマークはマーク部と非マーク部との間で反射光に多段階の位相差を発生させるようなマークであると共に、マークは読み取りスポットサイズよりも小さく、かつマーク位置がスポット中心からずれるように記録することを特徴とする。
また請求項３に記載の発明は、記録媒体へマークを記録する光ディスクシステムのマーク記録方法であって、記録媒体上に記録されるマークはマーク部と非マーク部との間で反射光に位相差を発生させるようなマークであると共に、マークは読み取りスポットサイズよりも小さく、かつ多段階のサイズを持ち、マーク位置がスポット中心からずれるように記録することを特徴とする。
また請求項４に記載の発明は、記録媒体へマークを記録する光ディスクシステムのマーク記録方法であって、記録媒体上に記録されるマークはマーク部と非マーク部との間で反射光に位相差を発生させるようなマークであると共に、マークは読み取りスポットサイズよりも小さく、かつマーク位置がスポット中心から多段階にずれるように記録することを特徴とする。
また請求項５に記載の発明は、記録媒体へマークを記録する光ディスクシステムのマーク記録方法であって、記録媒体上に記録されるマークはマーク部と非マーク部との間で反射率に差異のあるようなマークであると共に、マークは読み取りスポットサイズよりも小さく、かつマーク位置がスポット中心からずれるように記録することを特徴とする。
【０００６】
また請求項６に記載の発明は、記録媒体へマークを記録する光ディスクシステムのマーク記録方法であって、記録媒体上に記録されるマークはマーク部と非マーク部との間で多段階に反射率に差異のあるようなマークであると共に、マークは読み取りスポットサイズよりも小さく、かつマーク位置がスポット中心からずれるように記録することを特徴とする。
また請求項７に記載の発明は、記録媒体へマークを記録する光ディスクシステムのマーク記録方法であって、記録媒体上に記録されるマークはマーク部と非マーク部との間で反射率に差異のあるようなマークであると共に、マークは読み取りスポットサイズよりも小さく、かつ多段階のサイズを持ち、マーク位置がスポット中心からずれるように記録することを特徴とする。
また請求項８に記載の発明は、記録媒体へマークを記録する光ディスクシステムのマーク記録方法であって、記録媒体上に記録されるマークはマーク部と非マーク部との間で反射率に差異のあるようなマークであると共に、マークは読み取りスポットサイズよりも小さく、かつマーク位置がスポット中心から多段階にずれるように記録することを特徴とする。
また請求項９に記載の発明は、記録媒体に記録されたマークを読み取る光ディスクシステムのマーク読み取り方法であって、記録媒体上に記録されるマークはマーク部と非マーク部との間で反射光に位相差を発生させるようなマークであると共に、マークは読み取りスポットサイズよりも小さく、かつマーク位置がスポット中心からずれるような記録マークとし、このマークに対物レンズを介して読み取りスポットを照射し、その反射光が対物レンズを再び通った後のビームの光路中に受光素子を配して、該ビームの強度中心のビーム光軸に対する方位を読み取り、この方位角から記録されたデータを読み取るようにしたことを特徴とする。
【０００７】
また請求項１０に記載の発明は、記録媒体に記録されたマークを読み取る光ディスクシステムのマーク読み取り方法であって、記録媒体上に記録されるマークはマーク部と非マーク部との間で反射光に多段階の位相差を発生させるようなマークであると共に、マークは読み取りスポットサイズよりも小さく、かつマーク位置がスポット中心からずれるような記録マークとし、このマークに対物レンズを介して読み取りスポットを照射し、その反射光が対物レンズを再び通った後のビームの光路中に受光素子を配して、該ビームの強度中心のビーム光軸に対する方位を読み取るとともにビーム強度を読み取り、この強度と方位角の組み合わせから記録されたデータを読み取るようにしたことを特徴とする。
また請求項１１に記載の発明は、記録媒体に記録されたマークを読み取る光ディスクシステムのマーク読み取り方法であって、記録媒体上に記録されるマークはマーク部と非マーク部との間で反射光に位相差を発生させるようなマークであると共に、マークは読み取りスポットサイズよりも小さく、かつ多段階のサイズを持ち、マーク位置がスポット中心からずれるような記録マークとし、このマークに対物レンズを介して読み取りスポットを照射し、その反射光が対物レンズを再び通った後のビームの光路中に受光素子を配して、該ビームの強度中心のビーム光軸に対する方位を読み取るとともにビーム強度を読み取り、この強度と方位角の組み合わせから記録されたデータを読み取るようにしたことを特徴とする。
また請求項１２に記載の発明は、記録媒体に記録されたマークを読み取る光ディスクシステムのマーク読み取り方法であって、記録媒体上に記録されるマークはマーク部と非マーク部との間で反射光に位相差を発生させるようなマークであると共に、マークは読み取りスポットサイズよりも小さく、かつマーク位置がスポット中心から多段階にずれるような記録マークとし、このマークに対物レンズを介して読み取りスポットを照射し、その反射光が対物レンズを再び通った後のビームの光路中に受光素子を配して、該ビームの強度中心のビーム光軸に対する方位を読み取るとともにビーム強度を読み取り、この強度と方位角の組み合わせから記録されたデータを読み取るようにしたことを特徴とする。
【０００８】
また請求項１３に記載の発明は、記録媒体に記録されたマークを読み取る光ディスクシステムのマーク読み取り方法であって、記録媒体上に記録されるマークはマーク部と非マーク部との間で反射率に差異のあるようなマークであると共に、マークは読み取りスポットサイズよりも小さく、かつマーク位置がスポット中心からずれるような記録マークとし、このマークに対物レンズを介して読み取りスポットを照射し、その反射光が対物レンズを再び通った後のビームの光路中に集光レンズを配すると共に、対物レンズと集光レンズによって決まる記録面上スポットの共役点に受光素子を配して、共役点スポットの強度中心のビーム光軸に対する方位を読み取り、この方位角から記録されたデータを読み取るようにしたことを特徴とする。
また請求項１４に記載の発明は、記録媒体に記録されたマークを読み取る光ディスクシステムのマーク読み取り方法であって、記録媒体上に記録されるマークはマーク部と非マーク部との間で多段階に反射率に差異のあるようなマークであると共に、マークは読み取りスポットサイズよりも小さく、かつマーク位置がスポット中心からずれるような記録マークとし、このマークに対物レンズを介して読み取りスポットを照射し、その反射光が対物レンズを再び通った後のビームの光路中に集光レンズを配すると共に、対物レンズと集光レンズによって決まる記録面上スポットの共役点に受光素子を配して、共役点スポットの強度中心のビーム光軸に対する方位及びビーム強度を読み取り、この強度と方位角の組み合わせから記録されたデータを読み取るようにしたことを特徴とする。
また請求項１５に記載の発明は、記録媒体に記録されたマークを読み取る光ディスクシステムのマーク読み取り方法であって、記録媒体上に記録されるマークはマーク部と非マーク部との間で反射率に差異のあるようなマークであると共に、マークは読み取りスポットサイズよりも小さく、かつ多段階のサイズを持ち、マーク位置がスポット中心からずれるような記録マークとし、このマークに対物レンズを介して読み取りスポットを照射し、その反射光が対物レンズを再び通った後のビームの光路中に集光レンズを配すると共に、対物レンズと集光レンズによって決まる記録面上スポットの共役点に受光素子を配して、共役点スポットの強度中心のビーム光軸に対する方位を読み取ると共にビーム強度を読み取り、この強度と方位角の組み合わせから記録されたデータを読み取るようにしたことを特徴とする。
【０００９】
また請求項１６に記載の発明は、記録媒体に記録されたマークを読み取る光ディスクシステムのマーク読み取り方法であって、記録媒体上に記録されるマークはマーク部と非マーク部との間で反射率に差異のあるようなマークであると共に、マークは読み取りスポットサイズよりも小さく、かつマーク位置がスポット中心から多段階にずれるような記録マークとし、このマークに対物レンズを介して読み取りスポットを照射し、その反射光が対物レンズを再び通った後のビームの光路中に集光レンズを配すると共に、対物レンズと集光レンズによって決まる記録面上スポットの共役点に受光素子を配して、共役点スポットの強度中心のビーム光軸に対する方位読み取ると共にビーム強度を読み取り、この強度と方位角の組み合わせから記録されたデータを読み取るようにしたことを特徴とする。
また請求項１７に記載の発明は、請求項９乃至請求項１６のいずれか１項に記載の光ディスクシステムのマーク読み取り方法において、前記受光素子をマークの方位に対応した分割素子としたことを特徴とする。
また請求項１８に記載の発明は、請求項９乃至請求項１６のいずれか１項に記載の光ディスクシステムのマーク読み取り方法において、前記受光素子を４分割受光素子とし、その上下差と左右差から強度中心の方位を求めるようにしたことを特徴とする。
また請求項１９に記載の発明は、請求項９乃至請求項１６のいずれか１項に記載の光ディスクシステムのマーク読み取り方法において、前記受光素子を２次元位置検出素子とし、その上下方向位置信号と左右方向位置信号から強度中心の方位を求めるようにしたことを特徴とする。
また請求項２０に記載の発明は、請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の光ディスクシステムのマーク記録方法により記録されたマークを有する記録媒体であることを特徴とする。
また請求項２１に記載の発明は、請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の光ディスクシステムのマーク記録方法、あるいは請求項９乃至請求項１９のいずれかを１項に記載の光ディスクシステムのマーク読み取り方法を実行する光ディスクシステムであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、読み取りスポットよりも小さく、位相差を発生させるようなマークを読み取りスポットの中心からずらしてマークを記録し、このズレの方位を検出することにより、記録媒体の容量を大幅に増大することができる（請求項１〜４、請求項９〜１２）。また光量変化を検出することにより飛躍的に記録容量を高めることができる（請求項２〜４、請求項１０〜１２）。
また上記光量変化の検出は、記録マークの記録方法によって決定され、深さ、位置、大きさ、さらにその組み合わせ等、光ディスクシステムごとにマークの記録マークの作り易さによって選択することができる（請求項２〜４、請求項１０〜１２）。
またマークに位相差をつけられない場合は、対物レンズと集光レンズによって決まる記録面共役点上のスポットを受光擦ることで反射率の変化によっても同様の効果が得られる（請求項５〜８、請求項１３〜１７）。
またシステムにあわせて検出方法を選択することが可能になる（請求項１７〜請求項１９）。
またスポット（１読み取りタイミング）に１マークでよく、極めて簡易な記録パターンで記録媒体の大容量化を達成できる（請求項１〜請求項１６、請求項２０、請求項２２）。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
図１及び図２は本発明に係わる基本的な原理を示した図である。
図１は光スポットと記録面上のマーク位置との関係を説明するための図であり、この図１に示すように、記録媒体の記録面１には対物レンズ（ＯＬ）２によって微小なスポットが形成される。また記録媒体の記録面１上には、光スポットＳＰの中心よりずれた位置にマーク３が形成されている。そして、このマークが位相差を発生させるようなマーク３、例えばλ／４ないしλ／６程度の深さの段差を有するマークであると、マーク３部分からの反射光とマーク３の無い部分からの反射光との間に位相差が発生する。その結果、反射光が再び対物レンズ２を通った後のビーム（反射ビーム）の光量分布が光軸に非対称なビームとなり、その光量分布の強度中心はマーク３の方向（マーク３の深さによっては逆の方向）にずれることになる（図１（ａ））。
従って、図２（ａ）に示すように、ある基準方位から角度ａだけずれた方向にマーク３を記録（形成）すると、その反射光によるビームの強度中心も基準方位に対して角度ａだけずれる。従って、このビームの強度中心の方位を、例えば図２（ｂ）に示すような４分割受光素子１０により検出すれば、マーク３のスポット中心に対する方位を検出できる。なお、位相差を発生させるマークとしては、段差の他に屈折率を変化させるようなマークも考えられる。
【００１２】
図３は、図１及び図２に示した原理を利用した本発明の記録媒体へのマーク記録方法と読み取り方法の実施形態を示した図である。
この図３（ａ）は、記録媒体の記録面へのマークの記録（形成）方法を示した図であり、この図３に示すマーク３はスポット中心から等距離の円周上で、この円周を等間隔に分割する位置のいずれか１点を中心として記録されている。
またこの図３（ａ）は円周を８分割した場合を示しており、大きな円が読み取りスポットＳＰのスポット径、小さな円がマークの記録可能位置、ハッチを施した小さな円が、実際にマーク３が記録された位置を示している。
読み取りスポットＳＰは概ね同心円状の光量分布を持っているので、同一円周上のマークであれば、どの位置（方位）のマーク３からの反射光でも同一光量であり、ただ光量分布の中心位置（方位）だけがずれる。従って分割受光素子等によって容易にその光量中心位置が検出される。図３（ｂ）は図３（ａ）に示したマークによる反射光を対応する部分に分割した受光素子を配置して受光して検出する場合を示した図であり、図３（ｂ）に示すように受光光量の最も多いエレメントの方位がマークの方位になる。
図３（ｃ）は図３（ａ）に示したマークによる反射光を対応する部分に分割した受光素子を配置して検出する場合を示した図であり、この場合は各分割受光素子で受光した受光光量の上下の受光光量差Ｖ及び左右の受光光量差Ｈから容易にマークの方位を検出することができる。
なお、４分割受光素子の代わりに２次元ＰＳＤ素子を用いた場合でも、４分割受光素子による上下の受光光量差Ｖ、左右の受光光量差Ｈに相当する値が直接出力されるので同様の検出が可能である。
図３（ａ）（ｂ）は８分割の場合を示した角度を変更することにより分割数を変更することが可能である。例えば、図２に示すように受光素子が４分割受光素子１０の場合は、各受光領域をＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとして上下の受光光量差Ｖ＝（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）、及び左右の受光光量差Ｈ＝（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）となり、その比はＶ／Ｈ＝ｔａｎ（ａ）となる。従って、検出精度の許す限りいくらでも分割できる。
【００１３】
図４は一周を３２分割（最小検出方位差１１．２５°）した場合の光量差信号の波形と上下、左右の受光光量差信号Ｖ，Ｈの値を示した図であり、上下の受光光量差信号Ｖ及び左右の受光光量差信号Ｈを−４〜＋４の９レベルとして検知すれば、上下の受光光量差信号Ｖと左右の受光光量差信号Ｈの組み合わせからでも方位を特定することができる。
以上はマークの方位とその検出について述べたものであるが、マークの作成方法（記録方法）によってはビームの光量そのものを可変にすることができる。
これはビームの光量変化はマーク部と非マーク部の反射光の位相差による干渉によって起こる。従って、次の５通りの方法のいずれか、あるいはその組み合わせによって、反射ビームの光量を変えることができる。
（１）マークの深さを変える。（位相差を変える。）
（２）マークの位置（スポット中心からの距離）を変える。
（３）マークの大きさを変える。
（４）マークの数を変える。
（５）マークの反射率を変える。（位相差のあるマークのマーク部の反射率）、但し、この反射率を変える方法はマークの形成方法を考えるとあまり実用的とは言えない。
また、上記のように光量を変えるにあたっては、マークの深さを多段階に変えるようにして記録媒体上に記録されるマークはマーク部と非マーク部との間で反射光に多段階の位相差を発生させるようにする、或いはマークサイズを多段階に変えて記録する、マークの位置を多段階に変えて記録する。そして、このマークに対物レンズを介して読み取りスポットを照射し、その反射光が対物レンズを再び通った後のビームの光路中に受光素子を配して、ビームの強度中心のビーム光軸に対する方位を読み取るとともにビーム強度を読み取り、この強度と方位角の組み合わせから記録されたデータを読み取り、光量変化を検出することにより飛躍的に記録容量を高めることができる。
光量を変えた場合の例を図５に示す。
【００１４】
図５はマークの位置を２段階、方位を８分割した場合の例を示した図である。マーク３はスポット中心からの距離ｒ１、ｒ２のいずれかで、かつ円周を８分割した点のいずれか１点を中心として形成される。大きな円が読み取りスポットＳＰのスポット径、小さな円がマーク３の記録可能位置、ハッチを施した小さな円が実際にマーク３が記録された位置を示している。検出は方位の検出は光量差が無い場合の検出（図３）と同様に行なわれ、半径位置の検出は和光量の違いとして検出される。
この場合、光量で２レベル、方位で８通り、掛け合わせて図６に示すような１６通りの組み合わせが考えられる。（表に挙げた２進数、１６進数は１６通りのイメージを明確にするために挙げたもので、どのマーク配置とどの数値列を対応させるかは自由である。また変調した場合には１−０配列は２進数や１６進数とは異なる配列パターンとなるので、各変調方式によって適宜対応させればよい。）
図７は実際のマーク列と検出スポットの関係を示した図であり、（ａ）はその原理的な図、（ｂ）は実際のスポットとマークのみを示した図である。
図７（ａ）において大きな円は読み取りスポットＳＰ、実線でハッチを施したものが実際のスポットＳＰ、破線は各読み取りのタイミングを示したものであり、小さな円はマーク３の形成可能位置を示し、ハッチを施した小円が実際のマーク３を示している。
図８はマークサイズを変えた場合のマーク列と検出スポットの関係を示した図であり、（ａ）はその原理的な図、（ｂ）は実際のスポットとマークのみを示した図である。この場合も、上記図７に示したマーク位置と同様の検出方法で同様の効果が得られる。つまりこの場合は、記録媒体上に記録されるマーク３はマーク部と非マーク部との間で反射光に位相差を発生させるようなマークであると共に、マーク３は読み取りスポットサイズよりも小さく、かつ多段階のサイズを持ち、マーク位置がスポット中心からずれるような記録マークとし、このマークに対物レンズを介して読み取りスポットを照射し、その反射光が対物レンズを再び通った後のビームの光路中に受光素子を配して、ビームの強度中心のビーム光軸に対する方位を読み取るとともにビーム強度を読み取り、この強度と方位角の組み合わせから記録されたデータを読み取るようにしている。
なお、マークの数、マークの深さやマーク部の反射率を変えた場合も同様である。
方位が理論上は無数に分割できたのと同様、光量も理論上は無数に分割可能である。検出精度から見て４値ないし８値が現実的な分解可能光量レベルである。
光量レベルとして４レベルないし８レベル、方位として３２分割ないし６４分割が期待でき、掛け合わせると１２８通り（＝４＊３２）ないし５１２通り（＝８＊６４）の組あわせが可能であり、大幅な記録容量の増大が見込める。
【００１５】
図９は光量４値、方位１６通りの場合のマーク配置を示したものである。
マークは円周半径位置とサイズを組み合せてある。同じ円周上ならマークのサイズによって反射光量が変わり、円周の半径が変われば、読み取りスポット自体の光量分布があるため、マークサイズが同じでも反射光量は変わる。なお、図９においては、円周の半径２通りに対して、各円周半径でさらにマークサイズを２通りずつにして、光量４値を達成している。検出精度が許す限りいくらでも多値化できる。方位は図９では１６通りだが、検出精度が許す限りいくらでも分割できる。
このように本実施形態ではスポット内に入るマークは一つだけで、そのマークのスポット中心からのズレの方位を検出するのに対して、特許文献１は複数マークのパターン検出である。
また特許文献２ではマークの幅とシフト量を変えて複雑なパターンを検出しているのに対して、本実施形態では基本的に同一形状マークを読み取りスポットの中心を中心とする円周上の任意位置に配置して読み取りビームの強度中心の方位を検出するようにしている。この場合、読み取りスポットは同一円周上で、ほとんど同一光量であるから同一円周上のマークからの反射ビームは光量が同一で、光量分布の中心だけがマーク位置（方位）に対応してずれたものとなり、４分割素子等で極めて容易に方位を検出することができる。方位は理論的には無数に分割可能であるが実際には誤差を考えて３２分割ないしは６４分割程度が見込まれる。
また本実施の形態は、特許文献１にはない光量変化機能として備えており、光量も理論的には無数に分割可能であるが、検出精度から４レベルないし８レベルの分割が見込まれる。したがってこの両者を掛け合わせると１２８通り（＝３２＊４）ないし５１２通り（＝６４＊８）の組み合わせが見込まれ容量を一気に増大させることが可能である。
【００１６】
なお、これまでの説明ではマーク３はスポットＳＰの中心から等距離にあるものとして説明してきたが、図１０（ａ）のようにマーク３を矩形配置しても検出は可能である。また図１０（ｂ）に示すように矩形配置とマーク３のサイズ（あるいは深さ）を調整すれば、矩形配置でも光量レベルを合わせることは可能である。このように矩形配置にすれば（複数の）同一トラック上マークが形成されるので、読み取り専用ではなく記録再生システムを構築する場合には有利である。
また、マークは円形マークとして説明してきたが、矩形マーク、楕円マーク等でも同様な効果が得られる。例えば、ＲＯＭではエッチング等により円や四角のマークが容易に形成されるが、記録ドライブで媒体に記録する場合には、マークが雫型になったり、半月型になったりする可能性がある。その場合でも、マークの重心（より正確にはマーク部の読み取りスポットの光量分布を考慮した重心）を合わせれば同様の作用効果が得られる。
また、受光位置は復路ビーム中として説明してきたが、受光素子１０の応答速度等の関係で受光スポットを小さくしたい場合が考えられるが、その場合は図１１に示すように集光レンズ４でビームを適正サイズに絞ればよい。集光レンズ４による集光点以外であれば、単にビームのサイズが変わるだけで作用効果は全く同等である。
以上は位相差のあるマークについて述べたが、マーク部と非マーク部で位相差がなく反射率のみが異なるマークでも同様な検出ができる。但し、この場合集光レンズ４が必要で、対物レンズ２と集光レンズ４によって決まる記録面スポットの共役点に受光素子１０を置く必要がある。
【００１７】
図１２に示すように、マーク部と非マーク部で位相差がなく反射率のみが異なる場合は、途中のビームでは位相差（波面）の分布のみが変わって光量の分布（厳密には分布の対称性）は変わらない。位相差分布によって干渉が起こる集光点（共役点）で初めて光量分布が変化する。集光点（共役点）であるため受光スポットが微小で、位置ズレ等の影響を受けやすいが、原理的には位相差がある場合と全く同じ作用効果が得られる。なお、この場合はビームの途中で検出するか、共役点スポットで検出するかが変わるだけで、共役点スポットを拡大すると、これまでの位相差のあるマークの場合の説明と全く同じになるため、詳細な説明は省略する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係わる基本的な原理を説明するための図である。
【図２】本発明に係わる基本的な原理を説明するための図である。
【図３】本発明の記録媒体へのマーク記録方法と読み取り方法の実施形態を示した図である。
【図４】光スポットを３２分割した場合の光量差信号の波形と上下、左右の受光光量差信号Ｖ，Ｈの値を示した図である。
【図５】マークの位置を２段階、方位を８分割した場合の例を示した図である。
【図６】光量と方位の組み合わせ例を示した図である。
【図７】実際のマーク列と検出スポットの原理と実際のスポットとマークを示した図である。
【図８】マークサイズを変えた場合のマーク列と検出スポットの関係を示した図である。
【図９】光量４値、方位１６通りの場合のマーク配置を示した図である。
【図１０】マーク３を矩形配置した場合の一例を示した図である。
【図１１】反射ビームの光量分布を示した図である。
【図１２】反射ビームの光量分布を示した図である。
【符号の説明】
【００１９】
１…記録面、２…対物レンズ、３…マーク、４  集光レンズ、１０…受光素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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